Водородный показатель среды. гидролиз солей

Цель работы: Исследование процесса гидролиза солей и установление

факторов, влияющих на гидролиз.

Реактивы: растворы (0,5 н.) уксусной кислоты, гидроксида аммония, карбоната натрия (или калия), сульфата алюминия, нитрата калия, нитрата висмута или сурьмы, ацетата натрия; индикаторы – метиловый оранжевый, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага

Опыт 1. Определение рН раствора уксусной кислоты, аммиака, воды

Налейте в три пробирки растворы уксусной кислоты СН₃СООН, аммиака NН₄ОН и воду. В каждую пробирку добавьте 2-3 капли метилового оранжевого. Определите рН растворов, сравнив их окраску со шкалой индикаторной бумаги.

Опыт 2. Реакции растворов различных солей

В четыре пробирки налейте по 2-3 мл следующих веществ: в первую – дистиллированной воды, во вторую — раствора карбоната натрия Na₂CO₃ (или калия K₂CO₃), в третью – раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃, в четвертую — раствора нитрата калия KNO₃. В каждую пробирку прилейте по несколько капель имеющегося в наличии индикатора. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

Опыт 3. Усиление гидролиза при разбавлении раствора

Налейте в пробирку 1-2 мл раствора нитрата висмута Bi(NO₃)₃ или сурьмы SbCl₃, разбавьте водой до образования осадка. Осадок оставьте для последующего оп. 4. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза, зная, что в результате ступенчатого гидролиза в осадок выпала оксосоль висмута BiОNO₃.

Опыт 4. Влияние увеличения концентрации водородных

ионов на равновесие гидролиза Bi(NO₃)₃ или SbCl₃

В пробирку с осадком оксосоли BiОNO₃ или SbОCl, оставшимся от предыдущего опыта, прибавьте несколько капель концентрированной азотной (для BiОNO₃) или хлороводородной (для SbОCl) кислоты. Наблюдайте исчезновение осадка. Напишите уравнение реакции. Дайте объяснение.

Опыт 5. Влияние температуры на гидролиз ацетата натрия

К 2-4 мл раствора ацетата (уксуснокислого) натрия CH₃COONa прибавьте 1-2 капли фенолфталеина и нагрейте до кипения. Обратите внимание на появление розовой окраски, исчезающей при охлаждении раствора. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнение реакции гидролиза ацетата натрия. Объясните наблюдаемые явления, имея в виду, что фенолфталеин служит индикатором на ионы ОН^–.

Опыт 6. Полный гидролиз

К 1-2 мл раствора Al₂(SO₄)₃ прилейте такой же объем раствора соды Na₂CO₃. Наблюдайте выделение углекислого газа СО₂ и образование осадка Al(OH)₃. Напишите молекулярное и ионно-молекулярное уравнение происходящих реакций.Сделайте вывод о полном гидролизе каждой из солей.

Примеры решения задач

Пример 1

Вычислите рН и рОН 0,01 М раствора соляной кислоты.

Дано: СМ(HCl)= 0,01 М	Решение 1. Соляная кислота диссоциирует по реакции: HCl H+ + Cl–
рН. ? рОН. ?

Пусть степень диссоциации HCl α = 100 %.

Таким образом, молярная концентрация [H⁺] = 0,01 = 10^-2 моль/л.

Следовательно, рН = –lg [H⁺] = –lg 10^-2 = 2

2. Известно, что рН + рОН = 14. Тогда рОН = 14 – 2 = 12

Ответ: рН_. = 2, рОН = 12

Пример 2

Запишите уравнение гидролиза раствора соли Na₂S по первой ступени и укажите, какими факторами можно усилить гидролиз: добавлением хлорида натрия; 2) добавлением соляной кислоты; 3) повышением температуры.

Решение

Гидролиз соли идет по аниону:

Na₂S + НОН NaОН + NaНS

Na⁺ + S^2– + НОН Na⁺ + ОН^– + Na⁺ + НS^–

S^2– + НОН ОН^– + НS^– рН >7

При добавлении хлорида натрия (рН=7) в раствор Na₂S никаких изменений в процессе гидролиза не происходит. При добавлении НС1 происходит нейтрализация ионов ОН^- и равновесие смещается в сторону прямой реакции – гидролиз усиливается. При повышении температуры гидролиз усиливается.

Пример 3

Вычислите рН 3,12% раствора соляной кислоты (ρ = 1,015 г/мл, α= 90%).

Дано: w (HС1)= 3,12% ρр-ра = 1,015 г/мл α= 90%	Решение 1. Формула для определения рН раствора рН = –lg[H+] (1)   Чтобы найти [H+], необходимо вычислить молярную концентрацию раствора из выражения:
рН ?

m_в

С_М (р-ра)= ———— (2)

M_в•V_р-ра

2. Пусть масса раствора 100 г, тогда масса растворенного вещества HС1

равна 3,12 г, а объем раствора:

m_р-ра 100

V_Р-РА = ——— = ——— = 98,52 мл = 0,09852 л.

ρ 1,015

3. М(НС1) = 36,5 г/моль. Из выражения (2) находим молярность раствора:

3,12

С_М (р-ра) = —————— = 0,87 моль/л.

36,5•0,09852

4. Так как α(НС1) = 90 %, тогда [H⁺] = С_М = 0,9 • 0,87 моль/л = 0,78 моль/л. Следовательно, рН = –lg 0, 78 = 0,11.

Ответ: рН = 0,11

Пример 3

К раствору поташа К₂СО₃ прилили раствор сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃. Объясните, почему выпадает осадок Al(OН)₃.

Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции.

Решение

При добавлении к раствору К₂СО₃ раствора Al₂(SO₄)₃ идет полный гидролиз с образованием Al(OН)₃ и выделением СО₂:

3К₂СО₃ + Al₂(SO₄)₃ + НОН = 2А1(ОН)₃↓ + 3 К₂SO₄ + 3СО₂↑

6К⁺ + 3СО₃^2- + 2А1³⁺ + 3SO₄^2- + НОН= 2А1(ОН)₃↓+ 6К⁺ + 3SO₄^2- + 3СО₂↑

3СО₃^2- + 2А1³⁺ + НОН = 2А1(ОН)₃↓ + 3СО₂↑

*************************************************

Контрольные задания по теме
«Водородный показатель среды. Гидролиз солей»

Вариант 1

1. Вычислите рН растворов: 1) 0,001 М NН₄ОН; 2) 0,001 н. Н₂С₂О₄.

2. Вычислите рН 0,2 М раствора сернистой кислоты Н₂SО₃, приняв α = 28% и учитывая лишь первую стадию диссоциации.

3. Напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярном и ионном виде, укажите рН растворов следующих солей: K₃PO₄, (NH₄)₂CO₃, CH₃COOK.

Вариант 2

1. Сколько ионов водорода содержится в 1 мл раствора, рН которого равен 12?

2. Определите рН раствора, в 1 л которого содержится 0,01 г КОН. Диссоциацию щелочи считать полной.

3. Напишите уравнения реакций гидролиза следующих солей: Nа₂НРО₄, СdSО₄, ВеСl₂ и укажите рН раствора.

Вариант 3

1. Вычислите молярность и нормальность раствора серной кислоты,
имеющей рН = 4.

2. Как изменится рН раствора после добавления к 300 мл 0,2 н раствора КОН 150 мл воды?

3. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей:
PCl₃, FeCl₃, KCl. Укажите рН раствора.

Вариант 4

1. Во сколько раз концентрация гидроксидных ионов в растворе с рН = 11 больше концентрации ионов водорода?

2. Вычислите рН раствора 80% (масс.) серной кислоты (ρ = 1,732 г/мл).

3. Укажите, какую реакцию среды будут иметь растворы следующих солей: NaNO₂, Mg(CH₃COO)₂, SnCl₂, MnSO₄.

Вариант 5

1. Как изменится концентрация ионов водорода, если рН раствора понизится
с 11 до 5?

2. Какова степень диссоциации муравьиной кислоты НСООН в ее
0,46% (по массе) растворе, если рН = 3? Плотность раствора примите равной 1 г/мл.

3. Напишите молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей Pb(CH₃COO)₂, NH₄NO₃, Na₃PO₄. Как влияет на гидролиз добавление СН₃СООН?

Вариант 6

1. Сколько граммов гидроксида калия содержится в 10 л раствора , водородный показатель которого равен 11?

2. К раствору Zn(NO₃)₂добавили следующие вещества: а)НNO₃; б) Na₂SO₃; в) Cu(NO₃)₂. В каких случаях гидролиз Zn(NO₃)₂ усилится? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

3. Найдите степень диссоциации (%) и [Н⁺] 0,1 М раствора СН₃СООН,если константа диссоциации уксусной кислоты равна 1,8•10^-5

Вариант 7

1. Вычислите [Н⁺] и рН 0.01 М и 0,05 н растворов H₂SO₄.

2. К раствору ZnCl₂ добавили следующие вещества : а ) НСl; б ) KOH; в) K₂CO₃.В каких случаях гидролиз ZnCl₂ усилится ? Почему? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.

3. Вычислите молярную концентрацию раствора HCOOH, имеющего pH =3

Вариант 8

1. Вычислите рН 0,05 М раствора гидроксида калия КОН. Диссоциацию щелочи считать полной.

2. К раствору FeCl₃ добавили следующие вещества: а) НСl; б) NaOH; в) Na₂CO₃.

В каких случаях и почему гидролиз FеСl₃ усилится? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций.

3. Вычислите концентрацию ионов водорода [H⁺] и pH 0,5 М раствора гидроксида аммония. K_д(NH₄ОH) = 1,76•10^-5.

Вариант 9

1. Определите рН и рОН 0,1 М раствора азотной кислоты. Какова окраска метилового оранжевого в этом растворе?

2. Какова концентрация ионов водорода в растворе уксусной кислоты СН₃СООН (К_ДИС. = 2•10^–5), если степень диссоциации 2%?

3. Напишите уравнения гидролиза солей в молекулярном и ионном виде: нитрата кальция, сульфата хрома (III), карбоната алюминия. Укажите рН раствора.

Вариант 10

1. Определите рН 0,02 н раствора серной кислоты (α = 95 %).

2. рН 0,1 н раствора слабой одноосновной кислоты равен 1,8. Чему равна константа диссоциации кислоты?

3. Предскажите среду водных растворов Nа₃РО₄, Nа₂НРО₄ и NаН₂РО₄.

Вариант 11

1. Определите концентрацию ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, рН которого равен 6.

2. Вычислите нормальную концентрацию раствора НСl с рН=4 и α = 80%.

3. Напишите реакции гидролиза хлорида алюминия АlСl₃ и сульфита натрия Nа₂SО₃ в молекулярной и ионной формах. Укажите рН растворов.

Вариант 12

1. Как изменится концентрация ионов водорода и рН 0,2 М раствора уксусной кислоты СН₃СООН, если его разбавить водой в 10 раз?

2. Вычислите рН 0,01 н раствора гидроксида калия КОН, если α = 95%.

3. Какая из солей гидролизуется сильнее: Nа₂SiО₃ или Nа₂SО₃ и почему?

Вариант 13

1. Вычислите рН раствора, в 2 л которого содержится 10^–6 молей ионов ОН^–.

2. Вычислите рН 0,01% раствора НСl (ρ = 1 г/мл, α = 100 %).

3. Смешали растворы Nа₂S, Ва(NО₃)₂ и Н₂SО₄(разб.). Какие реакции будут протекать? Напишите молекулярные и ионные уравнения реакций.

Вариант 14

1. Вычислите концентрацию ионов Н⁺ и ОН^– в растворе, рН (р-ра) = 8.

2. Вычислите молярную концентрацию раствора муравьиной кислоты НСООН (рН = 2, К_дис. = 1,8•10^–4).

3. Напишите уравнения реакций гидролиза в молекулярной и ионной формах следующих солей: CoSO₄, Li₂SO₃, Ba(NO₂)₂, MnI₂.

Вариант 15

1. Вычислите рН и рОН 0,05 М раствора гидроксида калия КОН. Какова будет окраска лакмуса в этом растворе?

2. Вычислите рН 0,2 М раствора сероводородной кислоты Н₂S, если известно, что К_дис. = 1,1•10^–7?

3. Напишите в молекулярном и ионном виде уравнения реакций гидролиза сульфида и селенида калия. Какая из солей гидролизуется сильнее и почему?

Раздел 8